全球首例！噸級風冷液氫動力eVTOL試飛成功

1月9日下午，中國首型1噸級別混動傾轉翼eVTOL（電動垂直起降無人機）搭載液態氫能燃料電池的飛行驗證順利完成。

此次飛行驗證是全球第一架噸級氫能混動傾轉翼eVTOL試飛，也是大型風冷燃料電池系統在大型飛機上的第一次實證案例，同時還是中國第一架以液態氫氣作爲能源的大型eVTOL應用，一舉填補多項國內空白，爲未來中國低空經濟蓄勢騰飛注入動力。

觀察者網獨家消息，此次試飛的傾轉翼eVTOL起飛總重達到680公斤，載重能力爲120-160公斤。其搭載液氫燃料儲存系統，並匹配大功率、長壽命的大型風冷燃料電池系統，經過優化設計，在保障安全性的同時，滿足了飛行器單次飛行所需能量，爲持續飛行提供堅實後盾。

這意味着，未來eVTOL可以擁有強大的承載能力，足以應對諸如大規模物資緊急投送、大型救援設備運輸等複雜任務。

電動飛機800公里首飛，讓Joby和豐田搶了

2024年6月，全球低空經濟龍頭，美國Joby公司首次完成2.5噸級水冷液氫動力傾轉翼eVTOL S4首飛。

該次飛行配備了40公斤液氫作爲燃料，圍繞其位於加利福尼亞州馬里納的工廠進行，飛行時間長達4小時47分鐘，飛行距離達到523英里（約841公里），着陸時依然剩餘10%的氫燃料負載，展示了多於純電動力最大續航三倍的飛行能力，一舉解決困擾全球低空經濟領域的里程焦慮問題。

一直以來，新能源技術在大載重、大功率航空應用領域在全球範圍內均面臨嚴峻挑戰，國內外eVTOL若純電動力，最大實測續航約250公里。這是不留餘地、直到電池耗盡的指標。實際運行中，考慮到安全等因素，可用航程只有一半左右。在上海虹橋-蘇州工業園，深圳-珠海等典型應用場景下，飛行約2-3個航次就需要充電。

2023年底，低空經濟被列入國家戰略性新興產業，因其產業鏈長，可以很大程度複用新能源車產業鏈而被各方看好。

然而，此前困擾新能源車產業的三大問題：安全性問題、能量密度問題、重量問題，在汽車行業已經一定程度上解決，但在天空場景又復現出來，在超高密度固態電池未能獲得突破性進展之前，很難得到徹底解決。

因此，液氫燃料電池成爲各國普遍認可的可行性方案之一。

成立於2009年的美國Joby公司，由英特爾、豐田、捷藍航空等領投，憑藉雄厚的資本和技術實力，率先吃了這隻螃蟹。

但短短不到半年，來自中國的年輕團隊就趕了上來。

更小、更輕、更難

根據公開資料JobyS4機型最大起飛重量4800磅，約2.18噸，氫電版的S4 eVTOL驗證機機身重量沒有公佈，但業內大都猜測，氫電版驗證機要更重一些，可能不超過2.5噸。

實際上，航空動力的難度不在做大，而在做小、做輕。

Joby使用的是傳統的水冷氫燃料電池系統，由於增加了佔用大量體積與載重的水冷組件（每100千瓦的系統，約增加重量100公斤），一方面造成機體內無處安放，只能把氫燃料電池系統和水冷散熱組件吊掛在機頭，破壞了機體結構；另一方面額外增加了200公斤載重，幾乎佔用了該載人版eVTOL核載450公斤（4-5人）的一半，使其商業實用性大打折扣。

而此次中國團隊成功驗證飛行的大型風冷燃料電池系統，則具有體積小，結構緊湊，重量輕等多重優勢，可以在不犧牲飛機載荷和機體結構的前提下，實現飛機航程的大幅度提升，使飛機在經濟性上有更多選擇。相關技術在國際屬於先進地位。

特別對於中國當前低空經濟行業現狀而言，1噸級別左右的eVTOL輕便，靈活，技術難度和成本都相對較低，億航，小鵬匯天等都集中在這個重量段，但鋰電池純電系統帶來的續航焦慮始終是個難以逾越的鴻溝。

綜合來看，此次大型風冷液氫燃料電池系統在噸級eVTOL上的應用，對於我國整個低空經濟領域發展都具有強大的現實和產業意義。

此外，在安全性方面，Joby公司試驗機“將液氫燃料至於機身內部、動力與散熱系統懸掛於機身外部”，中國團隊解決了將整個動力與散熱系統置於機艙內部的安裝調試難題，同時考慮到-253℃液態氫安全性問題，將燃料瓶置於機身外部。

更加值得一提的是，中國此次噸級風冷液氫混動傾轉eVTOL的飛行任務，僅由北京嘉清、追夢空天、同塵和光三家分別來自北京、蘇州和寶雞的年輕團隊分工協作、共同調試、聯合完成。

從資本實力、資源配置和人員數量等方面，與Joby公司這尊龐然大物比起來，完全不具備可比性。

其中，北京嘉清（新能源科技有限公司）爲此次大型風冷液氫燃料電池動力系統的供應方。該公司成立於2019年7月19日，由清華大學教授、國際氫能協會副主席毛宗強教授及其學生方謀博士共同創立，專注於氫燃料電池金屬雙極板水冷電堆的研發和生產。其產品線涵蓋單堆額定功率從2千瓦到140千瓦的多種電堆，以適應不同的應用場景。此前，北京嘉清還基於140千瓦電堆開發了額定功率110千瓦的氫燃料電池發動機，並與三一重工合作，將該發動機應用於31噸自卸車，該車型已完成工信部348批公告，並正在展開規模化的產業化應用。截至目前，北京嘉清是行業內唯一一家能夠供應大功率、長壽命的風冷燃料電池電堆和系統的企業。

追夢空天（科技（蘇州）有限公司）則是此次試飛機型第一代DF600的供應方。作爲國內低空經濟領域獨角獸企業之一，其核心團隊同樣來自清華大學團隊，成立於2018年成立，首款續航1000公里的噸級油電混動傾轉翼eVTOL產品DF600“驚鴻”已於不久前完成試飛，進度居於國內首位、全球第二僅次於美國JOBY公司。預計2025年將開始批量交付先鋒用戶，高等級客運產品DF3000“游龍”將於2025年底下線，2027年開始批產。

同塵和光（陝西同塵和光低溫科技有限公司）則主要爲此次驗證飛行提供液氫的製造和安全運輸任務。該企業由西安交通大學、陝西科技大學等高校團隊成立於2023年7月17日，目前已熟練掌握氫液化技術，可以自行設計研發中小型液氫罐、液氫加註系統及液氫燃料供應系統等，主要業務聚焦於氫液化、緻密化、高效儲存、輸送及氫安全的技術研發，致力於解決液氫儲運及應用技術開發。

“三個年輕的團隊在各自領域，放眼全球都屬於佼佼者。很難想象如此高精尖的工程，僅靠各自幾十上百人的團隊就能完成。在十年前，可能只有極少數國家級大型研究團隊纔敢想敢做的。”

北京嘉清董事長兼CEO方謀感慨，這一切都得益於中國基礎經濟、基礎科學近年來的飛速發展，才使得全國各地大大小小的科技創業團隊能夠自由合作、各項科研成果層出不窮，呈現出一派百花齊放、欣欣向榮之象。

方謀還回應了外界比較關注的氫能飛機安全問題，“其實油、電一樣有這個問題。相對來說，氫和火全往上走，氫氣只有與氧氣以一定比例混合，纔會爆炸。因此只要不是密閉空間，理論上反而更好控制，後續我們也會有相關的實驗向公衆展示，打消顧慮。”

聚焦氫動力燃料電池領域，在方謀看來，得益於現有成果和國家政策層面大幅傾斜，2025年將正式成爲中國氫能航空動力的元年。

可以預見，2025年該技術一方面將快速吸引上下游產業協同發力，促使液氫製備、儲運技術迭代升級，加速航空用氫產業鏈成熟；另一方面，以該噸級平臺爲根基，衍生出功能各異的飛行器家族，深度融入城市空中通勤、偏遠地區補給、海洋作業支援等多元領域，重塑生產生活格局，讓“飛天逐夢” 照進現實，助推我國航空科技屹立世界潮頭，領航未來藍天征途。

本文源自：觀網財經